Synergia węglowo

Synergia Węglowo - Jądrowa
perspektywą technologiczną dla wielkiej syntezy chemicznej w Polsce
Ludwik Pieńkowski
Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów Uniwersytet Warszawski
http://www.slcj.uw.edu.pl
Europejski pakt klimatyczny z odroczonymi do 2020 roku ostrymi restrykcjami na
emisję CO2 daje kolejny argument za budową w Polsce elektrowni jądrowych. Dziś
rozpoczęty program może dać efekt gospodarczy około 2020 roku. Należy jednak pamiętać,
że budowa elektrowni jądrowych będzie programem industrialnym realizowany według
zakupionej technologii i najprawdopodobniej będzie zlokalizowana w północnej części
Polski. Program ten będzie realizowany bez bezpośredniego impulsu od polskiej nauki i
technologii, ale będzie wymagał wykształcenia kilku tysięcy specjalistów w ciągu 10 lat i
stabilnej akceptacji społecznej znacznie przekraczającej 50%. Oznacza to, że od strony
oczekiwań nauka będzie miała olbrzymi obszar zadań. Proste metody ich wykonania, jak
kształcenie specjalistów poza Polską może być jedynie uzupełnieniem programu (kraje
bogatsze niż Polska też pilnie poszukują energetyków jądrowych, więc ich „podkupią”).
Potrzebny jest zatem w Polsce duży, ambitny i przede wszystkim europejski program
badawczo – demonstracyjny, przyciągający technologie i specjalistów, taki jak synergia
węglowo-jądrowa. Idea projektu wynika z potrzeb polskiej gospodarki, jej potencjału w
obszarze technologii chemicznych oraz możliwości naukowych i technologicznych Europy w
obszarze reaktorów typu HTR.
Wykorzystanie energii węgla w gospodarce zawsze wiąże się z produkcją CO 2.
Wsparcie technologii węglowych, poprzez zasilenie procesów chemicznych
wysokotemperaturowym ciepłem z bezemisyjnego źródła, z reaktora jądrowego typu HTR
(High Temperature Reactor) umożliwi w przyszłości lepsze, wydajniejsze, z mniejszą emisją
CO2 wykorzystanie węgla. Istnieje kilka scenariuszy sprzęgnięcia reaktorów typu HTR z
przemysłem. Jeden z najbardziej atrakcyjnych, ale i trudnych technologicznie polega na
wykorzystaniu ciepła z reaktora HTR o temperaturze powyżej 600oC do rozkładu wody na
wodór i tlen w procesach pośrednich. Tlen umożliwia wydajniejsze i bardziej ekologiczne
procesy spalania i zamiany energii węgla na energię elektryczną, a wodór uwodornienie
węgla, recycling CO2 w gaz syntezowy będący bazowym surowcem dla przemysłu
chemicznego, do produkcji płynnych i gazowych paliw węglowodorowych bez emisji CO2.
Tak zarysowaną wizję projektu synergii węglowo – jądrowej ilustruje poniższy schemat.
1
Wizja realizacji tego projektu opiera się o możliwość lokalizacji w Polsce dużego
europejskiego programu badawczo – demonstracyjnego, którego celem jest wykorzystanie
ciepła procesowego z reaktorów wysokotemperaturowych w przemyśle chemicznym. Z jednej
strony program będzie się opierał o polską bazę ekspercką z obszaru technologii węglowych i
chemicznych, a z drugiej strony o przyciągnięte do Polski technologie jądrowe, ekspertów z
Europy, jak i innych krajów wiodących w tworzeniu nowoczesnej energetyki jądrowej.
Prace nad konstrukcją reaktorów typu HTR prowadzone są od ponad 40 lat, a w latach
osiemdziesiątych XX wieku podjęto próby ich wdrożenia w elektrowniach jądrowych.
Światowy kryzys technologii reaktorowych w drugiej połowie lat osiemdziesiątych XX wieku
spowodował wstrzymanie prac nad reaktorami typu HTR, które zostały wznowione w końcu
lat dziewięćdziesiątych XX wieku. Obecnie rozwój technologii HTR w największym stopniu
zależy od stworzenie rynku nabywców reaktorów poprzez współpracę z przemysłem
zainteresowanym wykorzystaniem wysokotemperaturowego ciepła wytwarzanego bez emisji
CO2. Stanowisko takie zostało przedstawione w niedawno ogłoszonej europejskiej mapie
drogowej wdrożenia technologii HTR, przygotowanej przez europejską sieć technologiczną
HTR-TN, która od prawie dziesięciu lat inspiruje i koordynuje projekty z obszaru technologii
reaktorów HTR współfinansowanych przez EURATOM.
Celem programu europejskiego, podobnie jak programów w USA, RPA i Chinach jest
budowa pierwszych, instalacji przemysłowych z reaktorami typu HTR, o mocy około 500
MW cieplnych około 2020 roku. Budowa europejskiej pierwszej instalacji demonstracyjnej
HTR w równym stopniu zależy od rozwoju technologii HTR jak i od opracowania technologii
wykorzystania możliwości reaktorów HTR, od opracowania industrialnych aplikacji dla
reaktora HTR, od budowy rynku nabywców reaktorów HTR. Wydaje się, że jednym z
elementów niezbędnych do realizacji opracowywanej strategii będzie utworzenie w Europie
ośrodka skupiającego badania technologii wysokotemperaturowych, powyżej 600oC. Dążenie
do powołanie takiego europejskiego ośrodka w Polsce, we współpracy z partnerem
industrialnym jest jednym z działań proponowanych przez program synergii węglowo –
jądrowej.
2